Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Ermittlung des Kraftschlußbeiwertes
zwischen einem Reifen eines Fahrzeuges und der Fahrbahn, bei dem aus
mehreren unterschiedlichen variablen Zustandsparametern des Fahrzeugs
und der Fahrzeugumgebung und aus mehreren nicht veränderbaren Zustandsparametern
des Fahrzeugs und der Fahrzeugumgebung in Form von vorgegebenen
Festwerten ein definierter augenblicklich Reibschlußbeiwert prognostiziert
und einem Antiblockiersystem (ABS) oder einem System eines Elektronischen
Stabilitäts Programms
(ESP) als Start- bzw. Referenzwert vorgegeben wird.The invention relates to a method
to determine the adhesion coefficient
between a tire of a vehicle and the roadway, from which
several different variable state parameters of the vehicle
and the vehicle environment and from several unchangeable state parameters
of the vehicle and the vehicle environment in the form of predetermined
Fixed values predicts a defined instantaneous frictional coefficient
and an anti-lock braking system (ABS) or an electronic system
Stability program
(ESP) is specified as the start or reference value.
Bei herkömmlichen ABS-Systemen – auch bei üblichen
ESP-Systemen – ist
es erforderlich, einen Kraftschlußbeiwert zwischen Reifen und
Fahrbahn abzuschätzen
und diesen dann dem der weiteren Regelung des Bremsdrucks zu Grunde
liegenden Algorithmus zunächst
vorzugeben. Üblicherweise wird
der zunächst
angenommene Kraftschlußbeiwert bzw.
der Radschlupf aus den Signalen der Raddrehzahlsensoren so ermittelt,
das zum Beispiel eine Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit aus dem am schnellsten,
nicht angetriebenen Rad unter Berücksichtigung von Lenkeinschlägen detektiert
wird und der Schlupf eines Rades aus dem Verhältnis zwischen gemessener Raddrehzahl
des jeweiligen Rades und der Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit errechnet
wird. Hiebei wird innerhalb der Rechnung ein erster Kraftschlußbeiwert
ermittelt bzw. abgeschätzt, der
dann der weiteren Rechnung zu Grunde liegt. Dieser durch eine Rechnung
abgeschätzte
Kraftschlußbeiwert
stellt jedoch nur eine Näherung
des tatsächlich
und physikalisch vorhandenen augenblicklichen Kraftschlußbeiwertes
dar und führt
zu dem Nachteil, dass der Regeleingriff auf den Bremsdruck in den
ersten Regelantworten teilweise zu heftig erfolgt und das Einschwingen
der Regelung auf den tatsächlich
bestmöglich
angenäherten
Schlupfwert erst nach mehreren stark überschwingenden Regelungszyklen
erreicht wird.With conventional ABS systems - even with conventional ones
ESP systems - is
it is necessary to have a coefficient of adhesion between tires and
Estimate road surface
and this then the basis for the further regulation of the brake pressure
lying algorithm first
pretend. Usually
the first
assumed adhesion coefficient or
the wheel slip is determined from the signals from the wheel speed sensors in such a way
for example a vehicle reference speed from the fastest,
not driven wheel detected taking into account steering locks
and the slip of a wheel from the ratio between the measured wheel speed
of the respective wheel and the vehicle reference speed
becomes. Hiebei becomes a first adhesion coefficient within the calculation
determined or estimated the
then the further calculation is based. This through an invoice
estimated
adhesion
however, is only an approximation
of the actually
and physically existing instantaneous adhesion coefficient
represents and leads
to the disadvantage that the control intervention on the brake pressure in the
the first regular answers are sometimes too violent and the settling
the scheme on the actually
at best
approximated
Slip value only after several overshooting control cycles
is achieved.
Die DE 198 55 332 A1 schlägt ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Bestimmen des Kraftschlusses eines Reifens eines Fahrzeuges,
bei dem die Auswertung der Daten von Fahrdynamiksensoren mit einem
Fahrdynamik-Simulationsmodell erfolgt und bei dem die Auswertung
der Daten von Fahrbahnsensoren Reifenkennlinien berücksichtigt, die
im Laufe der Betriebszeit an das aktuelle Reifenverhalten angepasst
werden. Durch ein solches Verfahren werden also vorgebene Reifenkennfelder
/ Reifenkennlinien mit Hilfe aktueller Sensorsignale auf den vermuteten
Istzustand "gefittet" und in der dann
angepassten Form der Ermittlung des Reibwertes bzw. des Kraftschlusses
zugrunde gelegt. Es handelt sich hierbei also um eine modellbasierte
Regelung, die lediglich anhand von erkannten Parameteränderungen "nachgeführt" wird.The DE 198 55 332 A1 proposes a method and a device for determining the adhesion of a vehicle tire, in which the evaluation of the data from vehicle dynamics sensors is carried out using a vehicle dynamics simulation model and in which the evaluation of the data from road surface sensors takes into account tire characteristics which, in the course of the operating time, reflect the current tire behavior be adjusted. By means of such a method, predetermined tire maps / characteristic curves are "fitted" to the presumed actual state with the aid of current sensor signals and used in the then adapted form to determine the coefficient of friction or the frictional connection. It is therefore a model-based control that is only "tracked" on the basis of detected parameter changes.
Die DE 199 03 932 A1 offenbart ein Verfahren
und eine Vorrichtung zum Ermitteln einer Kenngröße für einen maximalen Reibkraftbeiwert
zwischen Reifen eines Fahrzeuges und der Fahrbahn, der beispielsweise
für eine
Abstandsregelung genutzt werden kann. Hierbei wird eine logische
Verknüpfung
von Datenausgabewerten von im Fahrzeug vorhandener Sensorik, auch
unter Nutzung von unscharfer Logig und unter Berücksichtigung aus Häufigkeitsverteilungen
ermittelter Klassen und Kennwerte, zur Abschätzung des momentan maximalen Reibkraftbeiwertes
genutzt. Diese Verfahren erlaubt jedoch nur eine grobe Unterteilung
des Reibwertes etwa in die Klassen "hoch", "mittel", und "niedrig" und legt diese Einteilung
der Voreinstellung von Abstands- oder Bremsregelungen zu Grunde.The DE 199 03 932 A1 discloses a method and a device for determining a parameter for a maximum coefficient of friction between the tires of a vehicle and the road, which can be used for example for a distance control. Here, a logical combination of data output values from sensors in the vehicle, also using unsharp log and taking into account classes and characteristic values determined from frequency distributions, is used to estimate the currently maximum coefficient of friction. However, this method only allows a rough subdivision of the coefficient of friction into the classes "high", "medium", and "low" and is based on the pre-setting of distance or braking regulations.
Der Erfindung lag die Aufgabe zu
Grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen mit denen
ein solcher Kraftschlußbeiwert
abgeschätzt
oder prognostiziert werden kann, der den tatsächlich vorhandenen augenblicklichen
physikalischen Gegebenheiten bestmöglich, in ausreichend feiner
Abstufung und bereits in seinem Anfangswert entspricht, wobei das
Verfahren ungewünscht
heftige Regelantworten vermeidet und somit ein wesentlich schnelleres
Einschwingen auf das Regeloptimum ermöglicht.The object of the invention was to achieve
Reason to provide a method and an apparatus with which
such a coefficient of adhesion
estimated
or can be predicted based on the actual existing
physical conditions in the best possible way, in sufficiently fine
Gradation and already corresponds in its initial value, whereby the
Unwanted procedure
avoids violent rule answers and thus a much faster
Settling to the optimum rule enables.
Gelöst wird diese Aufgabe durch
ein Verfahren nach den Merkmalen des Hauptanspruchs. Weitere vorteilhafte
Ausbildungen sind in den Unteransprüchen erfasst.This task is solved by
a method according to the features of the main claim. More beneficial
Training is covered in the subclaims.
Hierbei erfolgt die Ermittlung des
Kraftschlußbeiwertes
zwischen einem Reifen eines Fahrzeuges und der Fahrbahn dadurch,
dass insbesondere am Fahrzeug angeordnete Sensoren mehrere aus einer
ersten Gruppe von unterschiedlichen variablen Zustandsparametern
des Fahrzeugs und der Fahrzeugumgebung detektieren, insbesondere
mehrere Zustandsparameter aus der Parameter-Gruppe Umgebungstemperatur,
Fahrbahnbeschaffenheit, Fahrbahnzustand, Fahrgeschwindigkeit, aktueller Reifenluftdruck,
Radlast, und ggf. aktuelles Reifenprofil, wobei die Sensoren mehrere
dieser variablen Zustandsparameter in Form von Signalwerten einer Verarbeitungseinheit
zuführen,
und der Verarbeitungseinheit darüberhinaus
parallel mehrere aus einer zweiten Gruppe von nicht veränderbaren
Zustandsparametern des Fahrzeugs und der Fahrzeugumgebung in Form
von vorgegebenen Festwerten zur Verfügung gestellt werden, insbesondere
Zustandsparameter aus der Parameter-Gruppe Mischungsparameter des
Reifens, ggf. Reifenprofil, Reifenkontur und -konstruktion, sowie
Soll-Luftdruck des Reifens, und wobei die als Signalwerte oder Festwerte
in ihrer Gesamtheit nicht relational oder analytisch einen Reibschlußbeiwert
beschreibend vorliegenden Zustandsparameter der ersten und der zweiten
Gruppe in der Verarbeitungseinrichtung zur Bildung einer oder mehrerer
Kennfeldgruppen zueinander in Beziehung gesetzt, im Hinblick auf
eine nach einer Anlernphase in den Wechselwirkungen der Kennfeldkonstellationen
bzw. Signalparameter- und Festwertkonstellationen untereinander
vorhandenen und reproduzierbaren Plausibilität überprüft werden, und danach abhängig von
diskreten augenblicklichen Kombinationen von Kennfeldkonstellationen
bzw. Signal- und Festwertkonstellationen ein definierter augenblicklich
plausibler Reibschlußbeiwert
prognostiziert wird, wonach dieser augenblickliche Reibschlußbeiwert
einem Fahrzeugregelsystem, beispielsweise einem ABS- oder ESP-System
als Start- bzw. Referenzwert vorgegeben wird.The determination of the adhesion coefficient between a tire of a vehicle and the roadway is carried out in that sensors arranged in particular on the vehicle detect several from a first group of different variable state parameters of the vehicle and the vehicle environment, in particular several state parameters from the parameter group ambient temperature, road surface condition, Road condition, driving speed, current tire air pressure, wheel load, and possibly current tire profile, the sensors supplying several of these variable state parameters in the form of signal values to a processing unit, and the processing unit in parallel also several from a second group of unchangeable state parameters of the vehicle and the vehicle environment in Form of predetermined fixed values are made available, in particular condition parameters from the parameter group Mixing parameters of the tire, if necessary tire profile, tire type contour and construction, as well as target air pressure of the tire, and wherein the state parameters of the first and second groups in the processing device, which as a whole do not relationally or analytically describe a frictional coefficient, as signal values or fixed values are related to one another in the processing device to form one or more characteristic map groups , with a view to a a learning phase in the interactions of the characteristic diagram constellations or signal parameter and fixed value constellations with each other and reproducible plausibility are checked, and then depending on discrete current combinations of characteristic diagram constellations or signal and fixed value constellations a defined instantaneously plausible coefficient of friction coefficient is predicted, after which this instantaneous frictional connection coefficient of a vehicle control system , for example an ABS or ESP system is specified as a start or reference value.
Mit einem solchen Verfahren wird
also eine Vielzahl von Kennfeldern / ein Kennfeldsatz aus fakultativ
vielen, aber plausiblen und unabhängigen Signalgrößen gebildet,
wobei die Konstellation der Kennfelder oder Kennfeldsätze untereinander
zu einem Indikator für
das Vorliegen eines bestimmten diskreten Reibwertes zwischen Reifen
und Fahrbahn verarbeitet werden.With such a procedure
a large number of maps / a map set from optional
many, but plausible and independent signal quantities are formed,
where the constellation of the maps or map sets with each other
to an indicator of
the presence of a certain discrete coefficient of friction between tires
and roadway are processed.
Grundlage des vorgeschlagenen Verfahrens ist
also ein bionischer und dem menschlichen Verarbeitungs- und Beurteilungsschema
von Umgebungszuständen
angenäherter
technisierter Ansatz der Signalverarbeitung mit Hilfe von Sensor-Gruppen
und intelligenter Signal- und Datenfusion, bei dem eine Vielzahl
von Sensorsignalen (Fahrzeuggeschwindigkeit, Beschleunigungen, Straßenzuständer und
-rauhigkeiten, Temperaturen, Feuchtigkeit, Straßenverlauf, Abstand von anderen
Fahrzeugen, Telematiksignalen etc.) in technischer Art zu einem
Indikator für den
Reibwert verknüpft
werden. Im Ergebnis erhält man
einen für
Fahrzeugregelungen aktuellen und hinreichend genauen diskreten Reibwert
für alle üblichen
Umgebungszustände
und kann damit in bisher ungekannt präziser Weise Fahrzeugregelungen
auf den aktuellen Istzustand der Reibungspaarung zwischen Reifen
und Straße
anpassen.The basis of the proposed procedure is
a bionic and human processing and assessment scheme
of environmental conditions
approximated
Technological approach to signal processing using sensor groups
and intelligent signal and data fusion, in which a variety
of sensor signals (vehicle speed, accelerations, road conditions and
- roughness, temperatures, humidity, course of the road, distance from others
Vehicles, telematics signals etc.) in a technical way into one
Indicator of the
Friction coefficient linked
become. In the result you get
one for
Vehicle regulations current and sufficiently precise discrete coefficient of friction
for all usual
environmental conditions
and can therefore vehicle controls in an unprecedentedly precise manner
to the current actual state of the friction pairing between tires
and street
to adjust.
Eine vorteilhafte Ausbildung des
Verfahrens besteht darin, dass ein oder mehrere der variablen Zustandsparameter
in diskreten Stufungen detektiert werden, wobei insbesondere der
Zustandsparameter "Fahrbahnbeschaffenheit" in diskreten Stufungen
der Fahrbahnrauhigkeit und -textur, der Zustandsparameter "Fahrbahnzustand" in den Stufungen "trocken", "naß" und "vereist", sowie die Zustandsparameter "Temperatur" und Geschwindigkeit
in diskreten Bereichen gestuft ermittelt werden. Dies vereinfacht die
Signalverarbeitung ohne gleichzeitig die Ermittlung des Indikators
für den
aktuellen Reibwert in lediglich eine grobe Klasseneinteilung fallen
zu lassen.An advantageous training of
The method is that one or more of the variable state parameters
can be detected in discrete steps, in particular the
State parameters "road surface condition" in discrete gradations
the road surface roughness and texture, the status parameters "road condition" in the grades "dry", "wet" and "iced", as well as the status parameters "temperature" and speed
graded in discrete areas. This simplifies the
Signal processing without determining the indicator at the same time
for the
current coefficient of friction fall into only a rough classification
allow.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung
des Verfahrens besteht darin, dass die Signalwerte und / oder die
Festwerte mindestens teilweise als Telemetriedaten der Verarbeitungseinheit
zur Verfügung
gestellt werden, insbesondere innerhalb eines zwischen Gruppen von
Fahrzeugen aufgebauten dynamischen Netzwerkes. Hierdurch wird die
Ermittlung des Indikators für
den aktuellen Reibwert wieder und weiter verfeinert und durch Plausibilitätskontrollen abgesichert.Another advantageous training
The method consists in that the signal values and / or the
Fixed values at least partially as telemetry data of the processing unit
to disposal
be placed, especially within a between groups of
Vehicles built dynamic network. This will make the
Determination of the indicator for
The current coefficient of friction is refined again and again and secured by plausibility checks.